Orientacin estructural o

Orientacin estructural oIntroduccin a la enseanza del diseo de las estructuras arquitectnicas.

En la actualidad, la enseanza de las estructuras a los alumnos de arquitectura contiene las experiencias docentes que durante las ltimas dcadas se han ido acumulando y reinterpretando, no solo en cuanto a lo que al alumno se le debe ensear, sino tambin en cuanto a lo que el alumno debe aprender como conocimiento prctico del amplio campo estructural.

Como evidentemente los conceptos estructurales son los mismos para el ingeniero como para el arquitecto, esto deriv durante muchas dcadas en la interpretacin, de que ante la falta de arquitectos especializados en la docencia de estructuras, fueran los profesionales en Ingeniera los mas indicados para el ejercicio acadmico de la enseanza de los cursos de Estructuras, lo cual con el tiempo, y ante la visin de un grupo de arquitectos preocupados por la necesidad de contar con un conocimiento acerca de las estructuras que le pueda ser til en el ejercicio del proceso del diseo arquitectnico, fue cambiando al reconocer que dichos conocimientos difieren del objetivo para el que tanto el ingeniero como el arquitecto los utilizan en el cumplimiento de sus competencias profesionales. Mientras el Ingeniero est comprometido con el delicado clculo cuantitativo de la dosificacin de materiales necesarios para resistir las cargas propias de la funcin arquitectnica, el Arquitecto requiere poseer los conocimientos cualitativos del comportamiento estructural de los diferentes materiales necesarios para sustentar la toma de partido estructural correspondiente a la forma funcional del proyecto arquitectnico que est diseando.

Esta situacin gener, ante la tradicional enseanza de las estructuras a cargo de ingenieros civiles, que se permitiera, en las ltimas dcadas, la participacin de los arquitectos en la enseanza del primer nivel de los cursos del rea de estructuras (Orientacin Estructural, ahora Estructuras I).

La conclusin inicial que tuvo una importante relevancia en el desarrollo de los mtodos de enseanza que se fueron delineando como producto de las investigaciones tericas y experiencias prcticas en el ejercicio de la docencia de las estructuras, fue el que se deriv de entender y aceptar que el conocimiento estructural en arquitectura, se encuentra ntimamente relacionado con el proceso del diseo.

En la actualidad, a la luz de esta conclusin debemos plantear la continuacin del desarrollo de la currcula del rea de estructuras enmarcada en dos grandes captulos: El de la enseanza del mecanismo del fenmeno estructural; y, el de los sistemas estructurales para la tangibilizacin de la forma funcional de los proyectos arquitectnicos.

Los cursos de la asignatura de estructuras debern proporcionar al alumno conocimientos de nivel bsico pero integrales de los dos grandes temas aludidos en el prrafo anterior, con el objetivo acadmico de darle el suficiente conocimiento estructural para permitirle sustentar, proponer y definir, como parte del proceso de diseo, el o los sistemas estructurales necesarios para la materializacin de la forma funcional del proyecto que se est desarrollando.

En el primer gran tema, el del mecanismo del fenmeno estructural, se deber ensear las relaciones entre las fuerzas y los materiales, con el objetivo de que el alumno aprenda a sustentar como las fuerzas, que actuando en equilibrio sobre los materiales, debern ser resistidas sin colapsar.

En el segundo gran tema, el de los sistemas estructurales, se deber ensear al alumno los sistemas estructurales bsicos con el objetivo de que el alumno aprenda a determinar, a partir de dichos sistemas bsicos, los sistemas de coberturas y los sistemas soportes que sustentaran la forma funcional del proyecto.

La enseanza aprendizaje en los cursos de la asignatura de estructuras deber ser terico prctica, de tal manera que la enseanza terica se evale que ha sido aprendida, a travs de su utilizacin en la sustentacin de las caractersticas estructurales del tema que sirve como ejercicio prctico.

La naturaleza terico prctica de los cursos de la asignatura de estructuras deben proporcionarle al alumno el conocimiento terico sobre el mecanismo del fenmeno estructural, as como, la experiencia prctica para que sea capaz de desarrollar el discurso que sustente la toma del partido estructural del proyecto arquitectnico.

El discurso debe sustentar la intervencin de las estructuras en el proyecto arquitectnico, viabilizando la sostenibilidad de la forma funcional mediante la materializacin correspondiente.

El mecanismo del fenmeno estructural relaciona las fuerzas con los materiales en condiciones de equilibrio y resistencia, mediante el manejo de los conceptos siguientes:El equilibrio y la estabilidad, las cargas estticas y las cargas dinmicas, las cargas axiales y las cargas de momento, las cargas de accin y las cargas de reaccin, los ensambles o apoyos, la continuidad estructural, el suelo, la resistencia y la rigidez, los esfuerzos de compresin y traccin, de flexin y corte, la torsin, las deformaciones, la deformacin unitaria, el rango elstico, el rango plstico, la tensin unitaria, el mdulo de young, la fractura, la energa, la resilencia, los nuevos mtodos para calcular la resistencia de los materiales, los nuevos materiales, la nanotecnologa.

La asignatura de estructuras deber proveer al alumno de la metodologa que le permita resolver la participacin de las estructuras en el proyecto arquitectnico, es decir, que le permita contar con un mtodo que establezca la relacin entre la estructura y la forma.

Estructuralmente la forma, sea cual sea su geometra, est compuesta por los sistemas estructurales de los planos de las coberturas, que definen sus espacios y volumetras, as como, por los sistemas estructurales de los soportes necesarios para el apoyo correspondiente de las coberturas antedichas.

Los sistemas estructurales le permitirn contar al alumno con una seleccin de posibilidades para materializar la forma funcional del proyecto.La clasificacin de los sistemas estructurales bsicos que se le proporcionar al alumno deber ser la siguiente:Sistemas estructurales de forma activa, sistemas estructurales de vector activo, sistemas estructurales de masa activa, sistemas estructurales de superficie activa y sistemas estructurales de altura activa.

La arquitectura es un producto de sntesis, en ella se materializa el desarrollo de las civilizaciones en lo humano, artstico y tecnolgico.En la produccin de la arquitectura, el conocimiento que organiza a los materiales para que sean capaces de soportar sin moverse, las fuerzas que ponen en peligro la integridad de la forma funcional, ha sido siempre una variable fundamental en el diseo arquitectnico.La enseanza del componente estructural forma parte del conocimiento integral que debe aprender el arquitecto. Estos conocimientos se han venido enseando mediante cursos en los cuales se ha procurado de manera sencilla, explicar los conceptos bsicos del clculo estructural. Este mtodo, ha venido siendo aceptado y utilizado para el aprendizaje de los conocimientos sobre la estructura de los materiales.Los objetivos de los curso de estructuras fueron proporcionando de esa manera un conocimiento elemental y correcto de dichos conocimientos bsicos, pero referidos al clculo y no al diseo de los sistemas estructurales.Lo que no resolva este mtodo de ensear las estructuras era el objetivo fundamental del conocimiento que requera aprender el estudiante: disear el adecuado sistema estructural como parte del proceso integral del diseo del proyecto arquitectnico.Al respecto, la arquitecto Claudia Cristina Castro Guerrero arquitecto docente de morfologa y estructuras, manifiesta las reflexiones siguientes en el artculo De la manera de ensear estructuras a los alumnos de arquitectura:Si la creatividad en su esencia bsica y genrica no es otra cosa que la capacidad de dar solucin de manera original y adecuada a problemticas planteadas; y dentro de la problemtica arquitectnica no slo se encuentran la espacialidad, el acto, el entorno y la semitica, sino tambin todo lo referente al hacer habitable y construble lo proyectado; podemos deducir que las asignaturas tcnicas y tericas, no son un "un mal necesario"; por el contrario, enfocadas adecuadamente pueden y deben llegar a ser aliadas imprescindibles en el desarrollo de un diseo creativo. Diseo creativo que es hijo de una imaginacin adiestrada, provista de un bagaje de conocimientos. Base de datos, a la cual recurre en forma intuitiva y realiza las conecciones necesarias, que no siempre son las ms convencionales, para dar respuesta de forma integral a los mltiples desafos que involucra el objeto arquitectnico.

Santiago Calatrava

La manera de impartir estas asignaturas tcnicas y tericas debe ser tal, que no sean percibidas como un largo listado de lo que no se puede hacer o como un montn de recetas para ser seguidas al pie de la letra. Deben transformarse en un apoyo real al proceso de taller, formando criterios, entregando herramientas para aprender a crear soluciones especficas, posibilitando que el futuro arquitecto pueda a travs de ellas descubrir cmo materializar, cmo hacer realidad sus ideas y proyectos de papel.A lo largo de toda la carrera, en la asignatura de taller que es la columna vertebral de la malla curricular, se ensea a los alumnos a observar, analizar, y descubrir la informacin que necesitan. Imaginar e inspirarse a partir del mundo que los rodea. En resumen se les insta a que aprendan a "aprehender", que puedan captar, que sean capaces de internalizar los fenmenos que tienen que ver con la problemtica arquitectnica. Por lo tanto no podemos pretender que estos mismos alumnos aprendan de manera eficiente y adecuada las estructuras, a travs de un modelo matemtico plagado de frmulas y nmeros abstractos escritos en un pizarrn.

Antonio GaudEn esta metodologa, los estudiantes hacen gala de su capacidad de memorizacin para retener conocimientos conducentes a una nota aprobatoria hasta la fecha del certamen, pero es un porcentaje mnimo el que efectivamente comprende y asimila los conceptos entregados. Esta forma de impartir las estructuras est en crisis, no da resultados satisfactorios, no funciona. Porque esa, no es la manera en que los estudiantes de arquitectura aprenden, y tampoco es eso lo que los estudiantes de arquitectura necesitan aprender a cerca de las estructuras.Debemos lograr que los alumnos vean en las estructuras, ms que elementos soportantes y elementos soportados que se repiten a tantos metros como un timbre. Ms que una buena excusa donde atrincherarse para justificar todo lo que se pretendi hacer y no se hizo. Mucho ms, que una encomienda de entrega inmediata para el primer ingeniero civil que se nos cruce en el camino. Hay que impartir las estructuras como un hecho arquitectnico, que nace nuevo en cada proyecto, donde a partir de elementos y principios conocidos conjugados de una manera distinta se genera una realidad nueva, vlida para las necesidades especficas de cada caso. Hay que ensear a descubrir oportunidades donde otros slo ven restricciones, logrando que el diseo estructural sea el fruto de ideas innovadoras en una mente con criterios estructurales claros. Consideremos los conceptos que Mario Salvador define en su libro "Estructuras para arquitectos" : "Diseo estructural es la conjetura inicial educada (supuestos de diseo) que proviene de la experiencia y la intuicin ms que de clculos cientficos".Anlisis estructural es la verificacin (matemtica) de la resistencia (de los materiales) a cargas dadas". Es razonable pensar que lo que nuestros estudiantes necesitan aprender es diseo estructural, ya que no resulta lgico pretender que todos los alumnos de arquitectura aprendan a calcular. Los estudiantes que quieran especializarse en "anlisis estructural" deben tener la posibilidad de hacerlo a travs de asignaturas electivas. Pero la meta de los cursos de estructuras obligatorios debera ser que todos los alumnos de arquitectura manejen criterios, que permitan estructurar un proyecto desde su concepcin para obtener mejores resultados que los que se consiguen al tratar de acomodar una estructura a un diseo ya acabado.

PeaPara esto se debe plantear una metodologa distinta, a la usada tradicionalmente, para ensear las estructuras. Una metodologa donde los estudiantes aprendan de manera ms intuitiva y experimental, de manera que los conocimientos impartidos queden grabados en forma indeleble en la mente de estos futuros arquitectos. Una metodologa donde los estudiantes no pierdan de vista las tres dimensiones inherentes a todo sistema estructural, yendo ms all de los diagramas de cuerpo libre en dos dimensiones, que si bien son tiles en ciertas etapas del aprendizaje, son slo un paso en el entendimiento de las estructuras reales. Un camino vlido a considerar es la interaccin de los estudiantes con modelos tridimensionales. Al analizar estructuralmente obras de arquitectura paradigmticas, construir maquetas experimentales a escala, desarrollar modelos tridimensionales en software adecuados, etc., surgen observaciones y cuestionamientos que encausados hacia los contenidos de la asignatura, logran fijar en forma efectiva los conocimientos en la mente de los alumnos. Transformando la clase en una instancia fuertemente interactiva que no deja cabida a la repeticin indiscriminada de conceptos memorizados que no se sabe cmo, cundo ni dnde aplicar. Este mtodo demanda mucho ms tiempo, recursos, compromiso y organizacin que el de la "tiza y el pizarrn". Pero no podemos renunciar por esto, a ensear las estructuras como nuestros alumnos lo necesitan. Se hace necesario, entonces: Revisar los contenidos de cada asignatura del rea de estructuras, impartiendo aquellos que efectivamente conduzcan a crear criterios. Programar adecuadamente las actividades en cada asignatura para optimizar el tiempo disponible.Elegir y disear cuidadosamente las actividades a desarrollar, para que las observaciones y cuestionamientos surgidos de la interaccin con los modelos tridimensionales puedan ser efectivamente encausados hacia los contenidos de la asignatura.Coordinar con anticipacin todos los recursos necesarios para las distintas actividades, ya que muchas veces van a trascender la infraestructura de la carrera.El desafo es que todos los estudiantes de arquitectura "aprehendan" las estructuras, que las sientan como algo tangible, real, parte indisoluble de la arquitectura.Porque cuando la complejidad y la envergadura de un objeto arquitectnico crece, las estructuras son un tema que no se puede seguir esquivando, y muchas veces es el factor que hace la diferencia entre un proyecto que mata y un proyecto que muere.Hace ya un buen tiempo, Mies Van Der Rohe, expresaba que la Arquitectura es la cristalizacin de su estructura, deca que esta permita el lento desplegar de la forma y conclua manifestando que esa es la causa por la cual la tecnologa y la arquitectura estn tan estrechamente relacionadas; y, no dejaba de tener razn, porque para la mente humana todo aquello que existe, todo objeto que ocupa un lugar en el espacio, posee una estructura; y, para los sentidos, todo lo perceptible como un objeto, tiene forma.

Como nos comentan Kelly Vitiello, Amelia Quezada y Jos Omar Marinez, catedrticos arquitectos de la Universidad Ibero Americana UNIBE el arquitecto muchas veces se dirige hacia la estructura a travs de la forma; pero el arquitecto creativo se dirige hacia la forma a travs de la estructura. El ser cientfico-creativo es aquel ideal de profesional que antao representaron Leonardo y Miguel ngel. La especializacin ha llevado a disociar en nosotros el inters cientfico del afn creativo. Por atender a un solo aspecto se ha descuidado el otro. Pero la existencia humana es integral y exige atender no solo a su perfeccin o adecuacin estructural, sino tambin a su formalizacin no solo correcta sino creativa. En lo creativo se unen estructura y forma en una relacin en la cual, cada una de ellas est resuelta correctamente sin descuidar la funcin.

As mismo Enrique Manuel Gil, Mara Cecil Gil y Luis Lopez manifiestan en la separata: La estructura en la formacin del arquitecto una serie de conceptos que coinciden con lo que se sustenta en este curso de Estructuras I, cuando afirman que en las grandes obras de arquitectura el arquitecto es el lder del equipo de trabajo, y el ingeniero es uno de los integrantes fundamentales, as como, en las grandes obras de ingeniera al arquitecto le compete una activa participacin de apoyo y colaboracin con el ingeniero.El arquitecto contemporneo debe estar familiarizado con la esttica, ingeniera, sociologa, economa y tambin con el planeamiento. En general las mayores dificultades se presentan en aquellos conocimientos referentes a la esttica, que los debe capacitar para formular ideas para proponer sistemas de distribucin de esfuerzos, es decir proponer ideas en el rico campo del diseo estructural, ntimamente relacionado con el diseo arquitectnico, durante todo el proceso proyectual. Es evidente que solo el estudio serio de la matemtica y de la ciencia fsica permitir a un proyectista analizar una estructura compleja con el grado de perfeccionamiento exigido por la tecnologa moderna, pero es necesario establecer una clara distincin entre la comprensin de los conceptos estructurales bsicos y el conocimiento cabal del anlisis de estructuras; por lo cual se hace fundamental brindar a los estudiantes de arquitectura las herramientas del proceso de diseo estructural necesarias para que puedan ser aplicadas especialmente durante el proceso del diseo arquitectnico.En ello consiste este curso de Orientacin Estructural: Definir los conceptos bsicos del mecanismo del fenmeno estructural y utilizar las metodologas adecuadas para la enseanza-aprendizaje del proceso del diseo estructural.

Cabe aqu hacer una precisin con respecto al proceso del diseo estructural, ya que este no es reconocido como tal por la mayora de los especialistas; o, mejor dicho, como bien expresa el Ing. Agustn Reboredo en su ensayo El proceso del diseo estructural: este es confundido con una de sus etapas: el anlisis estructural, y este es un proceso muy sistemtico. Para el anlisis estructural se hace uso de todos los auxiliares que la tecnologa actual nos permite, entre ellos las computadoras. Pero dicha etapa de anlisis estructural es la etapa final del proceso del diseo estructural y corresponde a su comprobacin matemtica. El resto del proceso del diseo estructural presenta las mismas dificultades para su ordenamiento que cualquier proceso creativo y enteramente anlogas a las que presenta el diseo arquitectnico o cualquier otro diseo de objetos.Todos conocemos obras maestras del diseo estructural pero el proceso de gnesis que sigui el autor en cada caso permanece casi siempre ignorado. En este campo no basta que una estructura se sostenga. Eso es relativamente fcil. El problema estructural es mucho ms sutil: debe sostenerse con el mnimo esfuerzo dicho de otro modo, deber obtener la mejor relacin costo-beneficio diseando una estructura con la cantidad justa y necesaria del o de los adecuados materiales.

El conocimiento de los conceptos bsicos del diseo estructural deben procurarle al estudiante de arquitectura, el discurso suficiente y necesario para sustentar el partido estructural correspondiente al proyecto arquitectnico que se encuentra diseando.

El partido estructural debe sustentar la viabilidad de la forma funcional correspondiente a la materializacin de las ideas conceptuales del proyecto arquitectnico.

La propuesta del diseo estructural del proyecto arquitectnico debe permitirle tangibilizar los espacios y los volmenes correspondientes a las actividades funcionales del proyecto arquitectnico, tanto a nivel de escala como objeto arquitectnico, como a escala de objeto urbano.

El aprendizaje de los conocimientos del proceso de diseo estructural para los estudiantes de arquitectura deben abarcar: los conceptos bsicos del mecanismo del fenmeno estructural; los sistemas estructurales fundamentales, as como la metodologa de aplicacin de dichos conceptos y sistemas en el diseo de la forma funcional del proyecto arquitectnico.

Los conceptos bsicos de mecanismo del fenmeno estructural son los referidos a: las fuerzas, que en condicin esttica, actan sobre materiales resistentes.

Los sistemas estructurales fundamentales son aquellos que le proporcionan al alumno una visin integral de los sistemas estructurales que se han ido creando, desarrollando y utilizando a lo largo de la historia para satisfacer las diferentes necesidades formales que surgan como requerimientos en la evolucin de las civilizaciones. En esta etapa de la enseanza aprendizaje del proceso del diseo de la estructura utilizamos la importante y reconocida clasificacin que el Ing. Heinrich Engel plantea en su obra Sistemas de Estructuras: Sistema estructural de forma activa; Sistema estructural de vector activo; Sistema estructural de masa activa; Sistema estructural de superficie activa; y, Sistema estructural de altura activa.

Por qu es importante el conocimiento sobre estructuras en la profesin de la arquitectura?Porque nos permite tener el control del diseo de la forma funcional de la arquitectura.

LA ARQUITECTURA Y LA ESTRUCTURAEL PROYECTAR, AUNQUE SLO SEAN ESTRUCTURAS, SI BIEN TIENE MUCHO DE CIENCIA Y DE TCNICA, TIENE MUCHO MS DE ARTE, DE SENTIDO COMN, DE DELECTACIN EN EL OFICIO DE IMAGINAR LA TRAZA OPORTUNA, A LA QUE EL CLCULO SOLO AADIR LOS LTIMOS TOQUES, CON EL ESPALDARAZO DE SU GARANTA ESTTICA RESISTENTE Eduardo Torroja

Arquitectos, Arquitectura y Estructura.

Arquitecto: Es el profesional apto para disear, programar dirigir y construir edificios necesarios para albergar las actividades del hombre en sociedad, satisfaciendo las necesidades y aspiraciones que esta demanda.El hombre construye espacios, ambientes para vivir en el mundo, para habitar, podramos definir la arquitectura entonces como un espacio construido para satisfacer las necesidades humanas.

Nuestro espacio arquitectnico es construido, es decir no est dado en la naturaleza an cuando se instale y use porciones de ella. Lo construimos con materiales a los cuales se les da una forma para poder vivir dentro de ella.Las necesidades que satisface la arquitectura son las del ambiente fsico y el espacio. Para desarrollarnos plenamente y poder trabajar, estudiar y vivir en general necesitamos de espacios ordenados y ambientados.

Para ver ms cerca la arquitectura la analizaremos segn tres planos usados desde la antigedad : FUNCIN, CONSTRUCCIN Y FORMA.Por funcin entendemos la finalidad til o prctica que debe tener un edificio. Tomemos por ejemplo la vivienda que debe contar con una cocina, dormitorios, bao, sitios de estar, comer y trabajar. En la utilidad de nuestra vivienda tienen un rango importante los aspectos de cada ambiente: su aislacin, su comodidad, y otros factores que deben tomarse como funcionales. La casa es entonces un "espacio vital" al que la arquitectura conforma, es decir le da una forma.

Casa en Calamuchita - Miguel Angel Roca - 2004

Funcin y forma no deben pensarse independientemente.El segundo punto, la construccin es el que caracteriza una espacio para que sea arquitectnico: SI NO EST CONSTRUDO NO ES UN EDIFICIOConstruir es levantar una forma con materiales pesados, "edificar" o sea fijarla a la tierra. Dado el tamao de esta forma espacial se debe tener en cuenta la resistencia de la construccin, es decir, la capacidad de no desmoronarse. La construccin requiere muchos materiales y de muy diversos tipos, El peso de todos estos materiales debe descargarse en tierra en forma estable y permanente. Esta "unidad resistente" de los materiales entre s y la tierra es el problema central de la construccin y se llama "estructura"

Casa en Mar de las Pampas fatuoso y Leyton 2004

Un poco de historiaLa estructura es y ha sido siempre un componente esencial de la arquitectura.

Ya se tratara de construir un simple refugio para s y su familia, ya de cerrar espacios donde centenares de seres pudieran rendir culto a su divinidad, comerciar, discutir problemas polticos o entretenerse, el hombre ha tenido que dar forma a ciertos materiales a fin de que su arquitectura se mantuviera en pie resistiendo la atraccin de la tierra y otras cargas peligrosas.

Era imprescindible resistir el viento, las descargas atmosfricas, los terremotos y los incendios. Y como desde los primeros tiempos de su existencia el hombre tuvo un sentido innato de la belleza, toda la construccin se concibi conforme a ciertos postulados estticos que no pocas veces impusieron a la estructuras exigencias mucho ms estrictas que las re resistencia y economa. En el pasado, slo mediante la experiencia unida a constantes fracasos (derrumbes) se logr obtener procedimientos seguros y econmicos de construccin de estructuras para edificios. Cada arquitecto elaboraba un grupo de estructuras bsicas, tpicas de determinados materiales y terrenos.

En la edad moderna se producen dos hechos relevantes: Uno es la evolucin de la ciencia fsico - matemtica que estudia tambin las estructuras (la esttica) con lo cual se podan calcular estructuras sobre papel y experimentando en modelos y maquetas para evitar desagradables sorpresas; el otro es la aparicin de materiales nuevos: el hierro, el cemento, hormign armado, con los cuales las posibilidades de formas estructurales se ha ampliado mucho.

Edificio Chrysler Willam Van Allen - 1930En la actualidad han aparecido nuevas tecnologas, y con la aparicin de la informtica se ha reducido dramticamente la tediosa tarea del clculo, liberando mucho tiempo para la creatividad. La estructura, problema fsico y econmico, ha sido tambin jerarquizada como objeto esttico y expresivo. Se han creado exponentes magnficos que constituyen un alarde de tcnica e imaginacin. Banco de China Pei Torres Petronas Cesar Pelli Hotel Burj Al Arab - DubaiPodemos concluir, por lo tanto, que el conocimiento de las estructuras por parte del arquitecto es muy importante y que la correccin en las mismas debe contribuir a la belleza de la arquitectura.

El arquitecto y el conocimiento estructuralEl arquitecto contemporneo, quiz el ltimo humanista de nuestro tiempo, debe estar familiarizado con la esttica, ingeniera, sociologa, economa y en trminos generales con el planeamientoTodo arquitecto, todo estudiante de arquitectura, est hoy convencido de la importancia del conocimiento estructuralLa enseanza de las estructuras para los estudiantes de arquitectura presenta una serie de cuestiones de difcil abordaje. La propia orientacin de la carrera apunta al diseo, lo que lleva a que pocos estudiantes demuestren inters en la asignaturas de contenido tecnolgico o que planteen problemas matemticos como es el caso de la materia estructuras. Pero, tambin es cierto que un buen diseo arquitectnico toma en cuenta la estructura resistente desde sus iniciosEntonces.....es posible facilitar al arquitecto la comprensin y adquisicin de los conocimientos estructurales necesarios para poder resolver problemas tcnicos y de construccin? es posible tal cosa sin un estudio exhaustivo de matemtica superior, fsica y economa?.....En otras palabras es posible que una persona inteligente sin un estudio profundo de las ciencias fsicas y matemticas comprenda los fundamentos del comportamiento estructural?Las respuestas a las preguntas que anteceden son afirmativas si se establece una clara distincin entre la comprensin de los conceptos estructurales bsicos y el conocimiento cabal del anlisis estructural

Estructuras e intuicin:Es evidente que slo el estudio serio de la matemtica y de las ciencias fsicas permitir a un proyectista analizar una estructura compleja con el grado de perfeccionamiento exigido por la tecnologa moderna. El ingeniero estructural de nuestros das es un especialista entre especialistas, integra un subgrupo entre los ingenieros civiles.Con el desarrollo de las nuevas tecnologas, inclusive los especialistas en estructuras se especializan: en la actualidad hay especialistas en hormign armado, especialistas en estructuras tensadas o especialistas en cubiertas de una forma particular.Se recurre a estos especialistas en busca de asesoramiento sobre un tipo determinado de estructura, tal como se consultara a un especialista ante un tipo raro de enfermedad.Pero es evidente, tambin que una vez establecidos los principios bsicos del anlisis estructural, no hace falta un especialista para comprenderlos sobre una base puramente fsica. Todos estamos en cierto grado, familiarizados con estructuras en nuestra vida cotidiana: sabemos a qu ngulo debemos colocar una escalera de mano para que soporte nuestro peso, sabemos si la cuerda es suficientemente fuerte para izar un balde con agua, y si el viento har volar la carpa levantada en el campamento.Es un paso relativamente fcil capitalizar estas experiencias, sistematizar ese conocimiento y llegar a comprender el cmo y el porqu del comportamiento de una estructura moderna. Tenerife Concert Hall Calatrava Turning Torso - CalatravaUna vez captados los fundamentos, el arquitecto debe llegar a dominar los puntos ms sutiles de la teora de las estructuras. Esto le permitir aplicar con inteligencia una gran cantidad de nuevas ideas y mtodos constructivos. En la actualidad es posible construir casi cualquier estructura, y por eso el arquitecto se ve menos limitado por las dificultades tcnicas. El arquitecto contemporneo medio puede aspirar en el campo de las estructuras a realizaciones mayores que las que eran posibles hace slo un siglo a profesionales de excepcin pero esas realizaciones son fruto no solamente de la tecnologa, sino de la experiencia adquirida por el profesional.

Intentaremos entonces introducir a los alumnos en el campo de las estructuras sin recurrir a un conocimiento formal de matemtica o fsica. Esto no quiere decir que trataremos a las estructuras de manera elemental, incompleta o simplificada: algunos conceptos estructurales presentados sern sutiles y complejos; sin embargo el alumno podr captarlos y reconocerlos en situaciones arquitectnicas generales, sobre una base puramente intuitiva. Este mejor conocimiento del comportamiento de las estructuras conducir al estudiante interesado a una mejor comprensin de los puntos ms delicados del diseo estructural.

Y para aquellos que piensan que la estructura de un edificio es algo tan complejo que debemos recurrir a especialistas les dedicamos esta frase:LA INGENIERA ESTRUCTURAL ES EL ARTE DE UTILIZAR MATERIALES QUE NO CONOCEMOS DEL TODO, DE MANERA QUE RESISTAN FUERZAS QUE NO PODEMOS EVALUAR DEL TODO, Y QUE LOS MISMOS DEN UN SERVICIO A LA SOCIEDAD A TRAVS DE NUESTRAS ESTRUCTURAS, DURANTE UN TIEMPO QUE NO PODEMOS PREDECIR DEL TODO.TODO ESTO DE MANERA TAL QUE LA SOCIEDAD TENGA PLENA CONFIANZA EN NUESTRO TRABAJO Y NINGUNA RAZN PARA SOSPECHAR LA EXTENSIN DE NUESTRO RECELO E IGNORANCIA.

BIBLIOGRAFA BSICARAZN Y SER DE LOS TIPOS ESTRUCTURALESEduardo TorrojaESTRUCTURAS PARA ARQUITECTOSSalvadori y Hller

1. Defina Arquitectura2. Cul es el rol del Arquitecto?3. Definir espacio Arquitectnico4. Qu necesidades satisface la arquitectura? Ejemplificar5. Qu se entiende por funcin? Ejemplificar6. Puede la forma pensarse independientemente de la funcin?7. Qu significa construir? Qu es edificar?8. Cmo debe descargarse el peso de los materiales a la tierra?9. Definir estructura10. Describa brevemente la evolucin del conocimiento de los problemas estructurales y su resolucin a travs de la historia11. Cundo debe tomarse en cuenta la estructura resistente para lograr un buen proyecto?12. Debe el arquitecto dominar la teora estructural? Por qu? Cmo se compone la forma funcional en la arquitectura?Se compone de espacios y de volmenes.

Segn el Prof. Dr. Ing. Stefn Polnyi: El objetivo del objeto arquitectnico es la de crear formas espacialesvivibles, que cumplan una funcin especfica. Si se habla de la Esttica de la Estructura, se debe dejar bien enclaro, que la misma cumple la funcin de soporte de un espacio para que se ejecute una actividad. Una determinadasuperficie puede ser diseada de tal manera que ella misma se auto soporte. Si esto no es posible, independientementede los motivos, se debe preguntar, que se le debe agregar para hacerla estructural?, para responder esto, el Prof. Dr.Ing. S. Polnyi plantea las siguientes cuestiones:1. INFLUENCIA DE LA FORMA: La Geometra describe las regularidades de las formas planas y espaciales. Ladescripcin tiene lugar en el lenguaje matemtico: con igualdades y frmulas, por medio de nmeros y valoresordenados sistemticamente y seriados. La Geometra describe la forma del objeto, pero tambin desarrolla formassegn relaciones geomtricas y matemticas. La regla de la arquitectura clsica es la de la geometra: proporciones,simetras, series, etc. Los volmenes y elementos constructivos se conforman segn formas geomtricas. Es interesanterecordar, que la mayoras de los maestros de la antigedad se orientaban con reglas geomtricas, y no con las formasde la naturaleza. Esto es entendible, pues para producir los materiales de construccin se dependa de la naturaleza,pero, a la naturaleza se la utilizaba como modelo para decorar la estructura. El concepto seguir el ejemplo de lanaturaleza se inicia en el siglo XX. Para las estructuras que sern ejecutadas con elementos constructivos seriados, esde gran importancia la relacin geomtrica. Las estructuras espaciales de mediados del siglo XX se organizan segnlas reglas de empaquetamiento de los poliedros: no dejar intersticios vacos. As son los cantos de iguales dimensiones,lo que es una ventaja para la estructura, pues todas las distancias son iguales. Sin embargo en grandes series, no tieneningn significado, si existen uno o dos o tres largos de cantos, pues la geometra no es esttica: la transmisin delas cargas solicita de diferentes maneras a los cantos, si se los considera como elementos estructurales esbeltos. Si sequiere disear una estructura econmica, entonces se debe tener en cuenta la seccin del elemento lineal utilizado comocanto, por ejemplo, en los tubos metlicos se debe considera el espesor del material de la pared y no el dimetro totaldel tubo, para que las tensiones internas se adapten a la solicitaciones externas. En los aos 60 y 70 del siglo XXtuvieron las estereoestructuras una gran aceptacin entre arquitectos e ingenieros, aunque son antieconmicas. Sinembargo, esta ltima consideracin no tiene ninguna relacin con la esttica, pero vale citarlo: muchos nudos,produccin industrial de los elementos estructurales con montaje manual, muchos elementos lineales innecesariosdesde el punto de vista esttico, los tubos no eran hermticos, por lo que la corrosin los atacaba en su interior ydeban ser galvanizados, con altos costos de produccin. El Dominio de la Geometra, durante los aos 60 del sigloXX, lo demuestra la cpula geodsica de Buckminster Fuller. En los casos de cpulas con grandes dimetros, seoriginan superficies y elementos estructuras de grandes dimensiones, con muchos inconvenientes para su produccin,transporte y montaje. Buckminster Fuller busco una combinacin entre pentgonos y hexgonos (1). Debido a estoBuckminster Fuller se limito a superficies regulares, sin embargo esto llevo a inevitables elementos estructuraleslineales delgados. La divisin en superficies regulares similares, brinda una estructura homognea, que no considera elmovimiento interno de las cargas. La cpula del Pabelln para la Exposicin Industrial Alemana en San Paulo (Brasil)en 1972, comprende elementos curvos y largos. El ensanchamiento en los bordes de unin de los elementosconstructivos conforma el sector estructural: una cpula con nervaduras(2). En las nervaduras se concentran todos losesfuerzos internos y el transporte de las cargas externas. El conocimiento de este tipo de solucin estructural nosignifica nada si se compara ambas soluciones tcnicas con el concepto de la Esttica. La popularidad de lasestructuras espaciales la demuestran muchos objetos de arte, que se disearon con dichos principios. Una interesantederivacin de las estructuras espaciales son las estructuras tipo Tensegrity, las cuales comprenden elementos linealesesbeltos rgidos de compresin y cables de traccin. Existen muchos ejemplos de aplicacin de este tipo estructural, unode los ms famosos internacionalmente es la cpula de cables y barras utilizada para el Estadio de Baseball,(Petersburg, Florida, USA) de David Geiger, 1992 (3), la cual se basa en la disertacin de Peter Rudolph, (1967).2. EQUILIBRIO ESTTICO: Las estructuras espaciales se determinan segn la Geometra, pero tambin, son lgicaslas estructuras que se conforman segn el comportamiento estructural, como por ejemplo, las estructuras de hormignaramado que se disean geomtricamente segn los momentos flextores. El edificio Keramion (Museo de laCermica) Frechen (Alemania), Peter Neufert (1971) se asemeja a una pieza cermica gigante (4). Tanto los puntos deapoyo de las columnas, el borde la cscara como los hyperboloides de rotacin fueron dispuestos de tal manera, paraque todas las tensiones internas sean constantes bajo solicitaciones constantes en todos los puntos. Esto significa que laforma arquitectnica fue desarrollada a partir de determinaciones cientficas. Se debera ver esta obra arquitectnicacomo arte?, pues en realidad no por la determinacin cientfica de las coordinadas, sino por su concepcin primariadebido a la pautas de diseo. El Hall Central del Predio Ferial de Exposiciones de la Ciudad de Leipzig (Alemania) (5),es una bveda transparente materializada con reticulados planos paralelos entre si, que conforman la forma total delobjeto arquitectnico. Si no tuviera las estructuras reticuladas planas paralelas cada 25 mts de separacin, la cpulavidriada por si sola no tendra capacidad de autosustentacin, pero estos elementos estructural son lo que le dan carcterarquitectnico a dicho volumen vidriado, ya que debido a su transparencia se desmaterializa su presencia.3. INTERPRETACIN ERRNEA DEL EQUILIBRIO ESTTICO: Para mantener alsistema estructural dentro delcampo de la esttica y evitar soluciones hiperestticas, generalmente los calculistas incorporan articulaciones entrelas vinculaciones de los elementos constructivos. Esto generalmente es tambin de mucho agrado entre los arquitectos,pues aparecen soluciones tcnicas de vistosas formas tecnolgicas. As devinieron las articulaciones en elementosconstructivos deseados por su aportes a la imagen formal: hermosas decoraciones constructivas. Como actualmente lamayora de los ingenieros estructurales trabajan con sistemas informticos, la resolucin de los sistemas de ecuacionespara el clculo estructural ya no tiene un rol preponderante en todo el trabajo, solo hay que tener el suficiente criterioprofesional y el conocimiento cientfico para interpretar correctamente los resultados de los clculos informticos, o seaser un buen ingeniero. Por lo que las Articulaciones pueden ser evitadas de materializarlas en las obras cuando noson necesarias realmente. Sin embargo, muchos arquitectos las han incorporado en su jerga de soluciones formales, quepor ms que el ingeniero trate de justificar su no presencia en algn proyecto, no es posible presicindir de sus serviciosformales. Esto es de observar en la obras de Foster, Rogers y Grimshaw. Todos sus edificios trascendentales estnatiborrados de articulaciones, pues dan la imagen de la mquina de habitar de ltima generacin: el maquinismodel futuro por medio de la tecnologa avanzada. Cualquier ingeniero mecnico que tenga la posibilidad de observar la(1) Buckminster Fuller: Pabelln USA, Exposicindocumentacin tcnica de dichas obras, estallara de risas, pues el comprobara inmediatamente, que las articulacionesestn ubicadas donde no hay psoibisidades que existan giros de los elementos estructurales, como por ejemplo elgigantesco edificio traslcido utilizado como Centro de Capacitacin Profesional para los Empleados Pblicos delEstado Federal Aleman de Nordrhein-Westfalen, Herne (Alemania) (6), tienen articulaciones metlicas todas lacolumnas de madera, pero estas estn de ms, pues la madera no experimenta ningun alargamiento por temperatura enel sentido longitudinal de las fibras, por lo que no puede generarse ningn giro en las articulaciones. Este modismo deincorporar en las obras de arquitectura algunos elementos constructivos de origen en la ingeniera mecnica se empezocerca de 1970. La incorporacin de los tensores laterales a las columnas de madera para evitar el pandeo de las mismases para darle una imagen de liviandad, acorde con el volumen traslcido del edificio, o sea un efecto arquitectnico.4. INFLUENCIAS DE LA TECNOLOGA EN LA DETERMINACIN DE LA FORMA: Cuando se termino de ejecutar elencofrado de la cobertura plegada de hormign armado de las tribunas del estadio del club de futbol 1. FC Kln,Kln (Alemania) (7), se verifico que en los planos tcnicos originales se determin la construccin de un borde superiory se constat que el mismo tendra muchas deformaciones por dilatacin por lo que no podra ser un elemento recto, porlo que se desidio doblar el borde las placas y luego se hormigon. De esta manera, la imagen de dientes de la cubiertaplegada le confieren su propio carcter formal a la obra.5. INFLUENCIAS DE LAS POSIBILIDADES TCNICAS EN LA ESTTICA: Los antiguos templos griegos impresionanpor sus columnas gordas, con una pequea separacin entre ellas, pues las vigas superiores eran de piedra, por esto queimpresionan las estructuras de grandes luces entre apoyos. Mientras que a los templos griegos se los reconoce comonaturalemente impresionantes, a las estructuras actuales se las observa con ciertas dudas por sus columnas conseperaciones mnimas entre ellas, pues dan la impresin que su funcin estructural es secundaria, que necesitan estrjuntas por debilidad o porque fue una decisin formal, como es el caso del Museo de Arte de Bonn, (Alemania) (8).Si se considera el aspecto econmico de la estructura , se sabe que existe una relacin entre la altura y la separacinentre las columnas. A mayor altura, mayores costos, por esto es criterioso reducir el numero de columnas y aumentar laseparacin entre ellas. Cuando fue preguntado el famoso ingeniero estructural Fritz Leonhardt, cual es la separacinadecuada para las columnas de puentes en los valles?, respondio: primero, dibuje el puente, y cuando quede hermosoel diseo, entonces recien analizelo desde el punto de vista econmico. Esto tambin es vlido para grandes cubiertas.Aqu se observa claramente que las sensaciones estticas tambin dan indicaciones para la economa. Tal es el caso dela solucin tipo arbol para grandes luces de cubiertas, donde las columnas toman formas de rboles con una imagnesttica agradable. Las estructuras realizada con madera presentan el problemas del direccionamiento de las fuerzas detraccin entre los diferentes elementos constructivos. Los carpinteros y constructores avezados antiguos solucionaban elproblema con la construccin de un sistema estructural que evite la traccin. No es as en la actualidad, pues lasconstrucciones de madera realizadas por ingenieros responden a las condiciones estticas de equilibrio y no a laspropiedades constructiva-estructurales de la madera, pues por medio de tensores, fijaciones metlicas y demaselementos accesorios, construyen estructuras de madera. As se muestran como se puede materializar cada sistemaestructural con madera, en lugar de mostrar, cuales sistemas estructurales son los adecuados para la madera.6. ELECCIN DE UN SISTEMA ESTRUCTURAL: Posiblemente se goza con una obra de arte, si se sabe ms sobre suorigen. Esto se podra trasvasar a un caso real de diseo estructural para una obra de arquitectura, como es el caso de laampliacin de los andenes de la Estacin Central Ferroviaria de la Ciudad de Colonia (Alemania) (9), pues seencuentra como vecina de la Catedral. Debido a que las locomotoras modernas no emiten ms humo, no fue necesariopensar en cubiertas de gran altura, adems desde el punto de vista urbano hubieran sido una competencia formal con lacatedral. Entonces fue posible realizar apoyos intermedios entre los andenes, con luces estructurales de 22 mts, por loque no fue necesario salvar la luz total de todos los andenes juntos. Fue importante, que toda la cubierta sea trasparentepara no perder la imagen de la catedral. Por esto se analizaron diferentes soluciones estructural-formales.-

7. INFLUENCIA DE LAS CONSIDERACIONES NATURALES EN LA ESTRUCTURA: En la segunda mitad del sigloXX fue publicitado por muchos arquitectos e ingenieros, tomar a la naturaleza como modelo, pero para esto se debentomar ciertas precauciones, pues la produccin de materiales de construccin y elementos constructivos, es totalmentediferente a la evolucin de los productos naturales. Por esto, algunas funciones estructurales no son comparables enmuchos casos, como por ejemplo, los saltamontes evitan las cargas dinmicas originadas por el viento, lasconstrucciones arquitectnicas deben soportar dichas cargas, pues no tienen la capacidad de deformar su volumenpara adaptarse al viento. El efecto estructural de la carga de un voladizo no tiene el mismo efecto estructural que el deuna rama de un arbol. En el caso de una estructura tipo rbol(10), las ramas estn correctamente diseados, si estnsolicitados a compresin axial y no a la flexocompresin, adems, para facilitar la produccin de los elementosconstructivos, no se disminuye su seccin en uno de los extremos. En este momento se debe meditar sobre laconveniencia de tomar a la naturaleza como ejemplo. Se afirma que la naturaleza se optimiza, pero esto tiene unobjetivo, que es ms que nada el sentido de la vida, o sea, se optimiza para sobrevivir, lo que se denominacientficamente como evolucin natural u optimizacin para adaptarse a las condiciones cambiantes del entorno.El ejemplo de la lucha por la supervivencia no es en realidad un ejemplo para la optimizacin tcnica. Si alguien semaravillan por las estructuras naturales optimizadas, se puede comprender, que la naturaleza utiliza mtodos deoptimizacin derrochones, pues muchas especies desaparecen o son victimas de cambios naturales, para que luego otrassobrevivan. Debido a que el trmino Sentido tiene el primer significado de Sensacin, el aspecto subjetivo es quese debe utilizar es el del trmino propsito cuando se habla de conveniencia. En realidad, no se puede reconocer elproposito de la naturaleza, sin embargo nos ubicamos dentro de dicho marco como objetivo: erigir edificios quetienen determinados propsitos, esto significan que son convenientes. Mientras que algunos toman como modelosestructurales a la plantas y rboles, el arquitecto-ingeniero Santiago Calatrava toma como modelo a un Toro, pero nosu esqueleto como modelo estructural, sino que estudia el movimiento del animal y su forma, como fundamento para eldiseo de la seccin transversal de un puente (4). As el genera estructuras singulares con caracteristicas plsticas propiade una escultura. Aqu se observa que sus diseos estructurales no se originan en el calculo esttico, pero siempre buscauna posibilidad que sus formas plasticas concuerden con criterios fsicos para asegurles equilibrio esttico.8. INFLUENCIAS DE LAS ARTES PLSTICAS EN LA ESTTICA ESTRUCTURAL: Las abstracciones de LyonelFeiningers: objetos espaciales representados en un planos vistos como a travez de un cristal, con muchasparticiones, de manera de fomar cortinas de luz materializan espacios virtuales (12). Esta imagen sirvio de fundamentopara el diseno de la Iglesia St. Paulus (13), Neuss-Weckhoven (Alemania), con su volumen de superficies plegadas, conaberturas superiores disimuladas por las superficies plegadas, por las cuales entra iluminacin natural y genera conos desombra, posibilitando un movimiento espacial interno de luces y sombras, pero esto fue posible gracias a la cscaraestructural de hormign armado: diseno estructural. Otro ejemplo de arte aplicado, es el caso de los arcos tubularesmetlicos, de donde cuelga un paso peatonal elevado en el predio de la Exposicin Federal de Jardines de 1997 enGelsenkirchen (Alemania), con una luz estructural de 100 mts (14). Aunque los dos arcos se encuentran en dos niveles,se los vivencia como un solo paso peatonal, con diferentes perspectivas visuales. El mismo concepto se utilizo para unconcurso arquitectnico para el en puente Havel, Berlin-Spandau (Alemania) (15), donde los apoyos en los pilonessobre el rio Spree se realiza con una contra curva que luego contirnua hasta los apoyos finales en ambas costas. Labanda de rodamiento horizontal cuelga desde ambos arcos, los cuales se unen en el tramo central del puenteconformando as un espacio semicerrado virtualmente por los cables laterales inclinados y los arcos no paralelos.En el caso del puente peatonal en Castrop-Rauxel (16) se ubica el centro del paso peatonal un tubo metlico con doblecurvatura, el cual termina apoyandose en el parterre que separa la banda central, desde donde nace el otro tubo metlicocentral, tambin con una doble curvatura. Ambos tubos centrales sirven de apoyo a la viga doble T que conforma elpaso peatonal En otro puente peatonal en Oberhausen (Alemania) (17), se utiliza el mismo concepto pero con un solotubo metlico de forma parablica invertida de manera que trabaja a compresin pura. El arco se ubica en el centro de lasuperficie de paso peatonal y desde el mismo cuelga la superficie de paso con cables. No fue necesario ninguncontrafuerte lateral u otro tubo paralelo, pues las escaleras peatonales de acceso evitan los movimientos lateras.9. ESTTICA Y REALIDAD CONSTRUCTIVA: Como ya se comento, la recepcin del arte por parte de una sociedaddepende siempre de la ideologa dominante en un cierto perodo de tiempo. Mientras que la belleza estuvo ubicada en elcentro de le esttica artistica, ahora se la elimina del arte moderno. Adems, en la arquitectura posmoderna y en ladeconstructivista, se ha dejado de lado los criterios de sensato, de adecuado y de apropiado. Se sabe que laConveniencia y la Utilidad estn relacionados estrechamente con la Renta Econmica, y tambin, en contra dela sensibilidad esttica. Sin embargo este criterio no se puede aplicar en construcciones racionales, como por ejemploen las iglesias gticas, cuando a los maestros constructores del medievo no se los puede acusar de que si incluiantensores para absorver las acciones de traccin de los arcos, deberan haber eliminado los contrafuertes laterales quematerializan la reaccin horizontal de los arcos apuntados. De igual manera, hubiera sido provechoso desde el punto devista econmico, si Pier Luigi Nervi hubiera puesto una viga circular de traccin en la parte inferior de la cpula en elPalazzetto dello Sport, Roma (Italia) (18), as hubiera podido eliminar las columnas Y y sus fundaciones, para asabsorver las acciones horizontales de manera econmica. En realidad sera una solucin estructural acorde con laesttica, pero as como se lo diseo .y construyo resulta comprensible como una objeto arquitectnico de arte.ConclusionesSegn el Prof. Dr. Ing. Stefan Polnyi (2003): A mediados del siglo XX se consideraba a la honradez constructivacomo un importante criterio para evaluar una estructura de un objeto arquitectnico. Sin embargo, este valor tienetodava validez, aunque los Posmodernos y Deconstructivistas no lo apliquen. Segn este criterio se puede diferenciar,si es la estructura una simple decoracin del objeto arquitectnico, o si la misma sirve como elemento principal de laconstruccin. Con los actuales avances de la informtica se pueden plantear, disear y calcular formas y solucionesestructurales totalmente libres e inclusive adaptar esquemas estructurales a formas plsticas. As se puede alcanzar elobjetivo de humanizar las estructuras por medio de la libertad de creacin plstica, por lo que dichas estructuras enobras de arquitectura no solo podran cumplir su funcin bsica y esencial sino que tendran un lugar en la historia delarte. Se pudo apreciar que el conocimiento influye sobre la Esttica, as tiene en el presente trabajo la intensinde colaborar un poco para el goze del arte y en particular del goze del objeto artistico-estructural en la arquitectura.-

Como se definen las formas de los espacios y de los volmenes?Se definen mediante elementos de cobertura que determinan los espacios y volmenes y elementos de soporte de los elementos de cobertura.

Cmo se compone estructuralmente la forma funcional arquitectnica?De los subsistemas estructurales de los elementos de coberturas y de los subsistemas estructurales de elementos soportes, ambos subsistemas estructurales crean el sistema estructural propio y exclusivo de la obra que da origen a la forma arquitectnica. Qu significa estructura en general?Organizacin.

De qu estructura u organizacin en particular se trata cuando nos referimos a objetos utilitarios incluida la arquitectura?Se trata de estructuras u organismos que relacionan las diferentes fuerzas que actan juntas con los materiales que al adoptar formas funcionales son capaces de resistirlas mantenindose en equilibrio.

Qu relacionan las estructuras?Fuerzas y Materiales.

Qu condiciones deben cumplir estas relaciones?Equilibrio y Resistencia.

En la condicin de equilibrio como se relacionan las Fuerzas con los Materiales?En la condicin de equilibrio, las fuerzas se relacionan con los materiales, que actuando desde el exterior de los materiales se deben anular, para evitar niveles de movimiento que puedan poner en peligro la funcin formal del objeto.

En la condicin de Resistencia como se relacionan las Fuerzas con los Materiales?En la condicin de resistencia, los materiales se relacionan, con las fuerzas, que actuando desde el interior de los materiales se deben esforzar, para evitar niveles de deformaciones que puedan poner en peligro la funcin formal del objeto. Cuntos grupos de Fuerzas encontramos en la naturaleza que actan en el mecanismo del fenmeno estructural?Encontramos dos grandes grupos que actan en relacin con los materiales:Las fuerzas que se aplican, que cargan, sobre los materiales desde el exterior de los mismos y que cuya accin les producen movimientos que deben ser anulados para que adquieran la condicin del equilibrio requerida.Y las fuerzas interiores que poseen los materiales, las cuales a la accin de las fuerzas exteriores en equilibrio deben de resistirlas, esforzndose en controlar las deformaciones dentro de los mrgenes permisibles para que no hagan peligrar la integridad de la forma funcional, en otras palabras, para evitar el colapso, la rotura, la fractura del material.

Elementos estructuralesLas columnas de un edificio soportan el peso del techo y de los pisos superiores. Estos elementos estn sometidos a una fuerza que tiende a aplastarlos: es la fuerza de compresin.Los elementos estructurales que soportan fuerzas de compresin se llaman soportes. Suelen ser partes que se disponen de forma vertical. Las columnas como las de la foto, los pilares de una casa y las patas de una silla son elementos estructurales de este tipo.

Imagen:Fuerza de compresin

Imagen:Columnas

Los cables de un puente colgante soportan unas fuerzas que tienden a estirarlos: son las denominadas fuerzas de traccin.Los elementos estructurales que soportan fuerzas de traccin se llaman tensores o tirantes. Los cables del puente y el cable de una gra son ejemplos de tensores.

Imagen:Fuerza de traccin

Imagen:Puente

Un estante de un mueble soporta una fuerza que tiende a doblarlo. Es la fuerza de flexin.Los elementos estructurales que soportan fuerzas de flexin se disponen horizontalmente y se llaman vigas o barras. El estante y la plataforma de un puente son tambin ejemplos de este tipo de elementos.

Imagen:Fuerza de flexin

Imagen:Estantera

La deformacin que provoca la fuerza de flexin se puede observar con claridad en las estanteras: si colocamos muchos libros en un estante, podemos ver cmo la tabla acaba por deformarse. Como se dice vulgarmente, la tabla se comba: se curva y puede romperse si el peso es excesivo.

Imagen:Estantera

El efecto de esta fuerza es mayor si la viga que soporta el esfuerzo es ms larga. As, cuanto ms largo sea el estante, ms fcil ser que la tabla se curve. La distancia en vertical entre la lnea de los apoyos y el punto de mxima deformacin se denomina flecha. Esta es mayor cuanto ms larga sea la viga.

Imagen:Deformacin

Diseo estructural

Indice1. Etapas en el proceso del diseo2. Conceptos Fundamentales3. Mtodos del diseo estructural4. Acciones y sus efectos sobre los sistemas estructurales

1. Etapas en el proceso del diseoProceso creativo mediante el cual se le da forma a un sistema estructural para que cumpla una funcin determinada con un grado de seguridad razonable y que en condiciones normales de servicio tenga un comportamiento adecuado. Es importante considerar ciertas restricciones que surgen de la interaccin con otros aspectos del proyecto global; las limitaciones globales en cuanto al costo y tiempo de ejecucin as como de satisfacer determinadas exigencias estticas. Entonces, la solucin al problema de diseo no puede obtenerse mediante un proceso matemtico rgido, donde se aplique rutinariamente un determinado conjunto de reglas y formulas. a)Etapa de estructuracinEs probable la etapa mas importante del diseo estructural pues, la optimizacin del resultado final del diseo depende de gran medida del acierto que se haya obtenido en adoptar la estructura esqueletal mas adecuada para una edificacin especfica.

En esta etapa de estructuracin se seleccionan los materiales que van a constituir la estructura, se define el sistema estructural principal y el arreglo y dimensiones preliminares de los elementos estructurales mas comunes. El objetivo debe ser el de adoptar la solucin optima dentro de un conjunto de posibles opciones de estructuracin.

b)Estimacin de las solicitaciones o accionesEn esta segunda etapa del proyecto, se identifican las acciones que se consideran que van a incidir o que tienen posibilidad de actuar sobre el sistema estructural durante su vida til. Entre estas acciones se encuentra, por ejemplo, las acciones permanentes como la carga muerta, acciones variables como la carga viva. Acciones accidentales como el viento y el sismo. Cuando se sabe de antemano que en el diseo se tienen que considerar las acciones accidentales es posible seleccionar en base a la experiencia la estructuracin mas adecuada para absorber dichas acciones.

c) Anlisis estructuralProcedimiento que lleva la determinacin de la respuesta del sistema estructural ante la solicitacin de las acciones externas que puedan incidir sobre dicho sistema. La respuesta de una estructura o de un elemento es su comportamiento bajo una accin determinada; est en funcin de sus propias caractersticas y puede expresarse en funcin de deformaciones, agrietamiento, vibraciones, esfuerzos, reacciones, etc.Para obtener dicha respuesta requerimos considerar los siguientes aspectos:

Idealizacin de la estructura. Seleccionar un modelo terico y analtico factible de ser analizado con los procedimientos de calculo disponible. La seleccin del modelo analtico de la estructura puede estar integrado de las siguientes partes:

I.- Modelo geomtrico. Esquema que representa las principales caractersticas geomtricas de la estructura.II.- Modelo de las condiciones de continuidad en las fronteras. Debe establecerse como cada elemento esta conectado a sus adyacentes y cuales son las condiciones de apoyo de la estructura.III.- Modelo del comportamiento de los materiales. Debe suponerse una relacin accin - respuesta o esfuerzo - deformacin del material que compone la estructura.IV.- Modelo de las acciones impuestas. Las acciones que afectan la estructura para una condicin dada de funcionamiento se representan por fuerzas o deformaciones impuestas.

Determinar las acciones de diseoEn muchas situaciones las cargas y otras acciones que introducen esfuerzos en la estructura estn definidos por los reglamentos de las construcciones y es obligacin del proyectista sujetarse a ellos.

Determinar la respuesta de las acciones de diseo en el modelo elegido para la estructura.Es necesario obtener los elementos mecnicos y los desplazamientos en el sistema estructural.

DimensionamientoEn esta etapa se define a detalle la estructura y se revisa si se cumple con los requisitos de seguridad adoptados.

2. Conceptos FundamentalesLa principal funcin de un sistema estructural es la de absorber las acciones o solicitaciones que se derivan del funcionamiento de la construccin.Acciones:Son todos los agentes externos que inducen en la estructura fuerzas internas, esfuerzos y deformaciones.Respuestas:Se representa por un conjunto de parmetros fsicos que describen el comportamiento de la estructura ante las acciones que le son aplicadas.Estado lmite:Es cualquier etapa en el comportamiento de la estructura a partir de la cual su respuesta se considera inaceptable.

Tipos de estados limiteEstado lmite de fallaSon los que se relacionan con la seguridad y corresponden a situaciones en que la estructura sufre una falla total o parcial o que presenta daos que afectan su capacidad para resistir nuevas acciones.

Estado lmite de servicioSon los que se asocian con la afectacin del correcto funcionamiento de la construccin y comprenden deflexiones, agrietamientos y vibraciones excesivas.

Resistencia:Es la intensidad de una accin hipottica que conduce a la estructura o alguna seccin a un estado lmite de falla. Por ejemplo, la resistencia a flexin ser el momento mximo que es capaz de resistir la seccin.

3. Mtodos del diseo estructuralDiseo por medio de modelosSe recomienda en el diseo de elementos estructurales de forma muy compleja que no son fciles de analizar por medio de los modelos matemticos usuales.

Mtodo de los esfuerzos de trabajo o de esfuerzos permisibles o teora elsticaLos elementos mecnicos producidos en los distintos elementos por las solicitaciones de servicio o de trabajo se calculan por medio de un anlisis elstico. Se determinan despus los esfuerzos en las distintas secciones debido a los elementos mecnicos, por mtodos tambin basados en hiptesis elsticas. Los esfuerzos de trabajo as calculados, deben mantenerse por debajo de ciertos esfuerzos permisibles que se consideran aceptables, el mtodo es razonable en estructuras de materiales con un comportamiento esencialmente elstico.

Mtodo de la resistencia o mtodo de factores de carga y de reduccin de resistencia o teora plsticaLos elementos mecnicos se determinan por medio de un anlisis elstico-lineal. Las secciones se dimensionan de tal manera que su resistencia a las diversas acciones de trabajo a las que puedan estar sujetas sean igual a dichas acciones multiplicadas por factores de carga, de acuerdo con el grado de seguridad deseado o especificado. La resistencia de la seccin se determina prcticamente en la falla o en su plastificacin completa.

Mtodos basados en el anlisis al limiteEn este criterio se determinan los elementos mecnicos correspondientes a la resistencia de colapso de la estructura. (Formacin de suficientes articulaciones plsticas para llegar a la falla total de la estructura).Se hace un anlisis estructural plstico.

Mtodos probabilisticosLas solicitaciones que actan sobre las estructuras, as como las resistencias de estas son cantidades en realidad de naturaleza aleatoria, que no pueden calcularse por mtodos deterministicos como se supone en los criterios de diseo anteriores. Esto nos conduce a pensar en mtodos basados en la teora de las probabilidades.

Las principales limitaciones que se tienen en la actualidad son que no se tiene suficiente informacin sobre las variaciones tanto de las solicitaciones que deben de considerarse como la resistencia de los materiales y de las estructuras construidas con ellos.

4. Acciones y sus efectos sobre los sistemas estructuralesClasificacin:Atendiendo los conceptos de seguridad estructural y de los criterios de diseo, la clasificacin mas racional de las acciones se hace en base a la variacin de su intensidad con el tiempo. Se distinguen as los siguientes tipos de acciones:

Acciones permanentes.Son las que actan en forma continua sobre la estructura y cuya intensidad pude considerarse que no vara con el tiempo. Pertenecen a este grupo las siguientes.1.- Cargas muertas debidas al propio peso de la estructura y al de los elementos no estructurales de la construccin2.- Empujes estticos de lquidos y tierras3.- Deformaciones y desplazamientos debido al esfuerzo de efecto del pre-esfuerzo y a movimientos diferenciales permanentes en los apoyos4.- Contraccin por fraguado del concreto, flujo plstico del concreto, etc.

Acciones variables.Son aquellas que inciden sobre la estructura con una intensidad variable con el tiempo, pero que alcanzan valores importantes durante lapsos grandesSe pueden considerar las siguientes:1.- Cargas vivas, o sea aquellas que se deben al funcionamiento propio de la construccin y que no tienen carcter permanente2.- Cambios de temperaturas3.- Cambios volumtricos

Acciones accidentales.Son aquellas que no se deben al funcionamiento normal de la construccin y que puede tomar valores significativos solo durante algunos minutos o segundos, a lo mas horas en toda la vida til de la estructura.Se consideran las siguientes

1.-Sismos2.-Vientos3.-Oleajes4.-Explosiones

Para evaluar el efecto de las acciones sobre la estructura requerimos modelar dichas acciones como fuerzas concentradas, lineales o uniformemente distribuidas.Si la accin es de carcter dinmico podemos proponer un sistema de fuerzas equivalentes o una excitacin propiamente dinmica.

Trabajo enviado por:Miguel Lopez Gonzalezmilogo@hotmail.